JP4224466B2 - Semiconductor sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体センサ及びその製造方法に関するものであり、特に、外部から加えられた力による所定方向の加速度や、傾斜させることにより静止状態で加わる所定方向の重力加速度を測定できる半導体センサ、またはジャイロとして用いる半導体センサ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor sensor and a method for manufacturing the same, and in particular, a semiconductor sensor capable of measuring acceleration in a predetermined direction due to externally applied force, and gravitational acceleration in a predetermined direction applied in a stationary state by tilting, or The present invention relates to a semiconductor sensor used as a gyro and a manufacturing method thereof.
特開2004−125704号公報(特許文献1)等には、センサ本体と重錘と台座とを備えた半導体センサの一例が示されている。センサ本体は、中心部に重錘固定部、外周部に筒状の支持部、そして重錘固定部と支持部との間にダイアフラム部を有している。そして、支持部が筒状の台座に支持されている。重錘は重錘固定部の端部に固定されて、台座と支持部とダイアフラム部とに囲まれた空間内に配置されている。この種の半導体加速度センサでは、外部から加えられた力による加速度またはセンサを傾斜させている状態で加わる重力加速度に基づいて、重錘が動いてダイヤフラム部が歪むことにより、ダイヤフラム部に形成されたセンサ素子が歪み量に応じた加速度の検出信号を出力する。この半導体加速度センサでは、そして、重錘に凹部を形成し、その凹部内を重錘固定部の端部に固定して、半導体センサの厚み寸法を小さくしている。
しかしながら、重錘に形成した凹部内を重錘固定部に固定しても、半導体センサの厚み寸法を小さくするには、限界があった。 However, even if the inside of the concave portion formed in the weight is fixed to the weight fixing portion, there is a limit in reducing the thickness dimension of the semiconductor sensor.
本発明の目的は、厚み寸法を小さくできる半導体センサ及びその製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the semiconductor sensor which can make a thickness dimension small, and its manufacturing method.
本発明の他の目的は、支持部を支持する台座を必要としない半導体センサ及びその製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor sensor that does not require a pedestal that supports a support portion, and a method for manufacturing the same.
本発明の他の目的は、重錘固定部の中心線に重錘の重心を容易に合わせることができ、重錘とセンサ本体のダイアフラム部との間に適正な間隙を容易に形成できる半導体センサ及びその製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor sensor capable of easily aligning the center of gravity of the weight with the center line of the weight fixing portion and easily forming an appropriate gap between the weight and the diaphragm portion of the sensor body. And a manufacturing method thereof.
本発明の半導体センサは、センサ本体と重錘とを備えている。センサ本体は、中心部に重錘固定部、外周部に筒状の支持部、そして重錘固定部と支持部との間にダイアフラム部を有し且つダイアフラム部にセンサ素子が形成されている。重錘は、重錘固定部の中心を通りダイアフラム部が延びる方向と直交する方向に延びる中心線が重心を通るように重錘固定部に固定されている。本発明では、重錘は中央に貫通孔を備えた環状の形状を有しており、貫通孔に重錘固定部が嵌合されている。そして、中心線を中心とする重錘固定部の外周面と重錘の貫通孔を囲む内周面とが接合されて、重錘が重錘固定部に固定されている。本発明のように、環状の重錘の貫通孔に重錘固定部を嵌合して固定すれば、重錘の全体または大部分を支持部とダイアフラム部とに囲まれた空間内に配置することができる。そのため、半導体センサの中心線方向の寸法(半導体センサの厚み寸法)を小さくできる。 The semiconductor sensor of the present invention includes a sensor body and a weight. The sensor body has a weight fixing part at the center, a cylindrical support part at the outer peripheral part, and a diaphragm part between the weight fixing part and the support part, and a sensor element is formed in the diaphragm part. The weight is fixed to the weight fixing portion so that a center line that passes through the center of the weight fixing portion and extends in a direction orthogonal to the direction in which the diaphragm portion extends passes through the center of gravity. In the present invention, the weight has an annular shape with a through hole in the center, and the weight fixing portion is fitted into the through hole. And the outer peripheral surface of the weight fixing | fixed part centering on a centerline and the inner peripheral surface surrounding the through-hole of a weight are joined, and the weight is being fixed to the weight fixing | fixed part. If the weight fixing portion is fitted and fixed in the through hole of the annular weight as in the present invention, the whole or most of the weight is arranged in the space surrounded by the support portion and the diaphragm portion. be able to. Therefore, the dimension (thickness dimension of the semiconductor sensor) in the center line direction of the semiconductor sensor can be reduced.
また、重錘が支持部とダイアフラム部とにより囲まれた空間内において動き得る寸法及び形状を有していれば、従来のように支持部を支持する台座を設ける必要がなく、半導体センサの部品点数を少なくして厚み寸法を更に小さくできる。 Further, if the weight has a size and shape that can move in a space surrounded by the support portion and the diaphragm portion, there is no need to provide a pedestal for supporting the support portion as in the prior art, and the component of the semiconductor sensor. The thickness can be further reduced by reducing the number of points.
センサ本体及び重錘は、種々の形状に形成することができる。例えば、重錘固定部の外周面が中心線と平行に延びる形状を有しており、重錘の内周面が重錘固定部の外周面と実質的に平行に延びる形状を有するように構成することができる。この場合、重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間に間隙内に接着剤を充填した状態で両者を接合すればよい。このようにすれば、センサ本体及び重錘を単純な形状に形成することができる。 The sensor body and the weight can be formed in various shapes. For example, the outer peripheral surface of the weight fixing portion has a shape extending in parallel with the center line, and the inner peripheral surface of the weight has a shape extending substantially parallel to the outer peripheral surface of the weight fixing portion. can do. In this case, what is necessary is just to join both in the state which filled the adhesive agent in the clearance gap between the outer peripheral surface of the weight fixing | fixed part, and the inner peripheral surface of the weight. If it does in this way, a sensor main part and a weight can be formed in a simple shape.
また、重錘固定部の外周面は、ダイアフラム部から離れるにしたがって、中心線に近づくように傾斜させ、重錘の内周面は円筒面形状を有するように構成することができる。この場合も重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間の間隙内に接着剤が充填した状態で両者を接合すればよい。このようにすれば、重錘の貫通孔に重錘固定部を容易に嵌合できる上、重錘固定部に対する重錘の位置合わせを容易に行える。 Further, the outer peripheral surface of the weight fixing portion can be inclined so as to approach the center line as the distance from the diaphragm portion increases, and the inner peripheral surface of the weight can be configured to have a cylindrical surface shape. In this case as well, both may be joined in a state where the adhesive is filled in the gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight. In this way, the weight fixing portion can be easily fitted into the through hole of the weight, and the weight can be easily aligned with the weight fixing portion.
また、重錘は、ダイアフラム部の裏面と対向する上面と、該上面と中心線が延びる方向で対向する下面と、上面と下面との間に位置して支持部と対向する外周面とを備えるように構成できる。この場合、重錘と対向する支持部の内周面の形状及び重錘の形状は、重錘がダイアフラム部側に所定量変位したときに、重錘の外周面と上面との間に形成される外側角部と支持部の内周面とが当接することにより、重錘のダイアフラム部側に向かう方向の変位量が規制されるように定めるのが好ましい。このようにすれば、半導体センサに加速度が加わった際に、重錘が必要以上に動こうとすると、重錘の外側角部が支持部の内周面と当接して、重錘のダイアフラム部側に向かう方向の変位量が所定の範囲内に規制される。そのため、重錘の動きによりダイアフラム部が破損するのを防ぐことができる。 The weight includes an upper surface facing the back surface of the diaphragm portion, a lower surface facing the upper surface in the direction in which the center line extends, and an outer peripheral surface positioned between the upper surface and the lower surface and facing the support portion. It can be configured as follows. In this case, the shape of the inner peripheral surface of the support portion facing the weight and the shape of the weight are formed between the outer peripheral surface and the upper surface of the weight when the weight is displaced by a predetermined amount toward the diaphragm portion. It is preferable that the amount of displacement in the direction toward the diaphragm side of the weight is regulated by the contact between the outer corner portion and the inner peripheral surface of the support portion. In this way, when acceleration is applied to the semiconductor sensor, if the weight tries to move more than necessary, the outer corners of the weight come into contact with the inner peripheral surface of the support portion, and the diaphragm portion of the weight The amount of displacement in the direction toward the side is regulated within a predetermined range. Therefore, it is possible to prevent the diaphragm portion from being damaged by the movement of the weight.
このような、半導体センサは、次のようにして製造することができる。まず、センサ本体の支持部を固定し、ダイアフラム部を重錘固定部が位置する側とは反対側に凸となるように撓ませて撓み状態を作る。次に、撓み状態を保持した状態で、重錘固定部を重錘の貫通孔に嵌合させて、重錘の内周面と上面との間に形成される内側角部と、重錘固定部の外周面とを当接させ、重錘の外周面と上面との間に形成される外側角部と、支持部の内周面とを当接させることにより、重錘固定部の中心線に重錘の重心を通し、重錘とセンサ本体のダイアフラム部との間に適正な間隙を形成する。そして、このように重錘と支持部との当接状態を保持した状態で、重錘固定部の外周面と重錘の内周面とを接着剤で接合した後、撓み状態を解除する。このように製造すれば、センサ本体及び重錘の寸法及び形状を適宜に設定することにより、重錘固定部を重錘の貫通孔に嵌合させるという単純な作業により、重錘固定部の中心線に重錘の重心を容易に合わせることができ、重錘とセンサ本体のダイアフラム部との間に適正な間隙を容易に形成することができる。 Such a semiconductor sensor can be manufactured as follows. First, the support part of the sensor body is fixed, and the diaphragm part is bent so as to protrude toward the side opposite to the side where the weight fixing part is located, thereby creating a bent state. Next, in a state where the bent state is maintained, the weight fixing portion is fitted into the through hole of the weight, and the inner corner portion formed between the inner peripheral surface and the upper surface of the weight is fixed to the weight. The center line of the weight fixing portion is brought into contact with the outer peripheral surface of the weight portion, and the outer corner formed between the outer peripheral surface and the upper surface of the weight and the inner peripheral surface of the support portion. The center of gravity of the weight is passed through, and an appropriate gap is formed between the weight and the diaphragm portion of the sensor body. Then, in a state where the contact state between the weight and the support portion is maintained in this way, the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight are joined with an adhesive, and then the bent state is released. If manufactured in this way, the center of the weight fixing portion can be obtained by simply setting the size and shape of the sensor body and the weight, and fitting the weight fixing portion to the through hole of the weight. The center of gravity of the weight can be easily aligned with the line, and an appropriate gap can be easily formed between the weight and the diaphragm portion of the sensor body.
撓み状態は、ダイアフラム部を重錘固定部が位置する側とは反対側から吸引することにより形成することができる。このようにすれば、重錘固定部を重錘の貫通孔に嵌合させる作業を妨げることなく、ダイアフラム部の撓み状態を作ることができる。 The bent state can be formed by sucking the diaphragm part from the side opposite to the side where the weight fixing part is located. If it does in this way, the bending state of a diaphragm part can be made, without preventing the operation | work which fits a weight fixing | fixed part to the through-hole of a weight.
当接状態を保持した状態で、重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間の間隙内に充填する接着剤としては、硬化するまでは間隙内から実質的に流れ出ることがなく、しかも所定の温度の熱で硬化する熱硬化性接着剤を用いるのが好ましい。このようにすれば、所定の温度の熱を加えることで、接着剤が重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間の隙間からダイアフラム部側に流れ出るのを防ぐことができる。 The adhesive that fills the gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight while maintaining the contact state may substantially flow out of the gap until it is cured. In addition, it is preferable to use a thermosetting adhesive that is cured by heat at a predetermined temperature. By doing so, it is possible to prevent the adhesive from flowing out from the gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight to the diaphragm portion side by applying heat at a predetermined temperature. .
また、半導体センサは、次のようにして製造することもできる。まず、センサ本体の支持部を第1の治具で保持し、重錘を第2の治具で保持する。そして、第1の治具及び第2の治具の少なくとも一方を前進させて両者を相対的に近付ける作業をする際に、重錘の貫通孔に重錘固定部を嵌合させながら重錘とセンサ本体のダイアフラム部との間に適正な間隙を形成する。次に、重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間の間隙内に充填した接着剤により重錘固定部の外周面と重錘の内周面とを接合する。その後、第2の治具だけが第1の治具から離れるように、第1及び第2の治具の少なくとも一方を後退させる。このように製造すれば、重錘固定部に重錘を容易に固定することができる。 The semiconductor sensor can also be manufactured as follows. First, the support part of the sensor body is held by the first jig, and the weight is held by the second jig. And when advancing at least one of the first jig and the second jig to relatively close both of them, the weight and the weight fixing part are fitted to the through hole of the weight. An appropriate gap is formed between the sensor body and the diaphragm. Next, the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight are joined by an adhesive filled in a gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight. Thereafter, at least one of the first and second jigs is retracted so that only the second jig is separated from the first jig. If manufactured in this way, the weight can be easily fixed to the weight fixing portion.
第2の治具は重錘の前記貫通孔の一端を塞ぐ閉塞面を有し、閉塞面は硬化した接着剤が容易に剥離する剥離性を備えていることができる。この場合、重錘の貫通孔の内周面に接着剤を予め塗布しておくことができる。このようにすれば、第2の治具に接着剤が付着するのを防止した上で、重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間の間隙内に接着剤を容易に充填できる。 The second jig may have a blocking surface that closes one end of the through hole of the weight, and the blocking surface may have a peelability that allows the cured adhesive to be easily peeled off. In this case, an adhesive can be applied in advance to the inner peripheral surface of the through hole of the weight. In this way, the adhesive can be easily put into the gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight while preventing the adhesive from adhering to the second jig. Can be filled.
接着剤としては、所定の温度の熱で硬化する熱硬化性接着剤を用いるのが好ましい。このようにすれば、所定の温度の熱を加えることで、接着剤が重錘固定部の外周面と重錘の内周面との間の隙間からダイアフラム部側に流れ出るのを防ぐことができる。 As the adhesive, it is preferable to use a thermosetting adhesive that is cured by heat at a predetermined temperature. By doing so, it is possible to prevent the adhesive from flowing out from the gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight to the diaphragm portion side by applying heat at a predetermined temperature. .
第1の治具及び第2の治具は、第2の治具が第1の治具またはセンサ本体の支持部と当接したときに、重錘とセンサ本体のダイアフラム部との間に適正な間隙が形成されるように構成するのが好ましい。このようにすれば、第2の治具が第1の治具またはセンサ本体の支持部と当接するまで重錘固定部を重錘の貫通孔に嵌合させるという単純な作業により、重錘固定部の中心線に重錘の重心を容易に合わせることができ、重錘とセンサ本体のダイアフラム部との間に適正な間隙を容易に形成できる。 When the second jig comes into contact with the first jig or the support part of the sensor body, the first jig and the second jig are properly placed between the weight and the diaphragm part of the sensor body. It is preferable that the gap is formed. In this way, the weight is fixed by a simple operation of fitting the weight fixing portion into the through hole of the weight until the second jig contacts the first jig or the support portion of the sensor body. The center of gravity of the weight can be easily aligned with the center line of the portion, and an appropriate gap can be easily formed between the weight and the diaphragm portion of the sensor body.
本発明によれば、環状の重錘の貫通孔に重錘固定部を嵌合して固定するので、重錘の全体または大部分を支持部とダイアフラム部とに囲まれた空間内に配置することができる。そのため、半導体センサの厚み寸法を小さくできる。 According to the present invention, since the weight fixing portion is fitted and fixed to the through hole of the annular weight, the whole or most of the weight is disposed in the space surrounded by the support portion and the diaphragm portion. be able to. Therefore, the thickness dimension of the semiconductor sensor can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、加速度センサに適用した本発明の第1の実施の形態の半導体センサの平面図であり、図2は、図1のII−II線断面図である。両図に示すように、本例の半導体センサは、センサ本体1と、センサ本体1に固定された重錘3とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a semiconductor sensor according to a first embodiment of the present invention applied to an acceleration sensor, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in both drawings, the semiconductor sensor of this example includes a
センサ本体1は、中心部に重錘固定部5が位置し、外周部に筒状の支持部7が位置し、重錘固定部5と支持部7との間に可撓性を有するダイアフラム部9を有するように単結晶シリコンからなる半導体結晶基板に異方性エッチングが施されて形成されている。センサ本体1の表面のダイアフラム部9上には、加速度検出用拡散抵抗からなる複数のセンサ素子が形成されており、支持部7上には複数の電極11が形成されている。本例の半導体センサでは、外部から加えられた力による加速度、または傾斜させた静止状態で加わる重力加速度に基づく力により重錘3が動いてダイアフラム部9が撓むことにより、センサ素子を構成する各拡散抵抗の抵抗値が変化して歪み量に応じた3軸方向の加速度を検出する。
The
重錘固定部5は、ダイアフラム部9より突出した形状を有している。この重錘固定部5は、多角形の横断面を有しており、重錘固定部5の中心を通りダイアフラム部9が延びる方向と直交する方向に延びる仮想の中心線Cを有している。中心線Cを中心とする重錘固定部5の外周面5aはダイアフラム部9から離れるに従って中心線Cに近づくように傾斜している。
The
支持部7は、矩形の環状を有しており、支持部7の重錘3と対向する内周面13は、切頭角錐形の空間の外周面に倣うように、実質的に同形状の4つの台形状の傾斜面が環状に組み合わされて構成されている。内周面13は、ダイアフラム部9から離れるにしたがって中心線Cから離れるように傾斜している。本例では、内周面13の中心線Cに対する傾斜角度θ1は、36°以下である。このような支持部7の内周面13の構造により、重錘固定部5を含み支持部7とダイアフラム部9により囲まれた空間15は、ダイアフラム部9に向かって横断面面積が小さくなる切頭角錐形状を有することになる。
The
重錘3は、中央に貫通孔3aを備えた円環状を有しており、タングクテンにより形成されている。貫通孔3aは、中心線Cと直交する方向の断面が円形を有している。言い換えるならば、重錘3の貫通孔3aを囲む内周面3bは円筒面形状を有している。この重錘3は、ダイアフラム部9に沿って延びてダイアフラム部9の裏面と対向する円環状の上面3cと、該上面3cと中心線Cが延びる方向で対向する下面3dと、上面3cと下面3dとの間に位置して支持部7と対向する外周面3eとを有している。そのため、外周面3eと上面3cとの間に交差角度が直角の外側角部3fが形成され、上面3cと内周面3bとの間に内側角部3gが形成されることになる。重錘3の貫通孔3aには、重錘固定部5が嵌合されている。そして、重錘固定部5の外周面5aと重錘3の内周面3bとの間に接着剤17が充填されて、重錘3は、重錘固定部5に固定されている。この重錘3は、重錘固定部5の中心線Cが重錘3の重心を通るように重錘固定部5に固定されている。また、重錘3は、支持部7とダイアフラム部9とにより囲まれた空間15内において動き得る寸法及び形状を有している。また、センサ本体1及び重錘3の寸法及び形状は、重錘3が重錘固定部5に固定されていないと仮定した場合に、重錘3の貫通孔3a内に重錘固定部5を挿入して、重錘3の外側角部3fを支持部7の内周面13に当接させ、重錘3の内側角部3gを重錘固定部5の外周面5aに当接させたときに、重錘固定部5の中心線Cが重錘3の重心を通り、重錘3とセンサ本体1のダイアフラム部9との間に適正な間隙が形成されるように設定されている。さらに、本例では、重錘3が必要以上に動こうとすると、重錘3の外側角部3fが支持部7の内周面13とが当接して、重錘3の変位量が所定の範囲内に規制される。
The
本例の半導体センサによれば、環状の重錘3の貫通孔3aに重錘固定部5を嵌合して固定するので、重錘3の全体を支持部7とダイアフラム部9とに囲まれた空間15内に配置することができる。そのため、半導体センサの厚み寸法を小さくできる。また、重錘3は、支持部7及びダイアフラム部9により囲まれた空間15内において動き得る寸法及び形状を有しているので、従来のように支持部を支持する台座を設ける必要がない。
According to the semiconductor sensor of this example, since the
次に重錘3をセンサ本体1に固定して本例の半導体センサを製造する第1の方法を説明する。まず、図3に示すように、重錘固定部5及び支持部7のダイアフラム部9が位置する側の反対側の端部が上方に位置し、ダイアフラム部9が下方に位置するように治具D1上にセンサ本体1の支持部7を固定する。治具D1は、ダイアフラム部9及び重錘固定部5とは接触せず、支持部7を載置できる形状を有している。次に重錘固定部5の下方に配置した真空吸引機Vを用いて、ダイアフラム部9を重錘固定部5が位置する側とは反対側から吸引する。これにより、ダイアフラム部9を重錘固定部5が位置する側とは反対側に凸となるように撓ませて撓み状態を作る。次に、この撓み状態を保持した状態で、重錘固定部5を重錘3の貫通孔3aに嵌合させて、重錘3の外側角部3fと支持部7の内周面13とが当接し、重錘3の内側角部3gと重錘固定部5の外周面5aとが当接するまで重錘3をダイアフラム部9側に近付ける。そして、重錘3と支持部7との当接状態を保持した状態で、重錘固定部5の外周面5aと重錘3の内周面3bとの間の間隙に接着剤を充填し、該接着剤を乾燥して両者を接合する。その後、撓み状態を解除して重錘3を重錘固定部5に固定する。本例では、硬化するまでは接着剤を充填した間隙内から実質的に流れ出ることがなく、しかも所定の温度の熱で硬化する熱硬化性接着剤を用い、重錘3の内側角部3gと重錘固定部5の外周面5aとの間が該所定の温度になるようにダイアフラム部9の下方を加熱した状態で接着剤17を充填した。このようにして接着剤17を充填すると、接着剤17のダイアフラム部9側の部分が硬化する。そのため、接着剤17が重錘固定部5の外周面5aと重錘3の内周面3bとの間の隙間からダイアフラム部9側に流れ出るのを防ぐことができる。また、本例のように製造すれば、重錘3の貫通孔3a内に重錘固定部5を挿入するという単純な作業により、重錘固定部5の中心線Cに重錘3の重心を容易に合わせることができ、重錘5とセンサ本体1のダイアフラム部9との間に適正な間隙を容易に形成することができる。
Next, a first method for manufacturing the semiconductor sensor of this example by fixing the
次に重錘3をセンサ本体1に固定して本例の半導体センサを製造する第2の方法を説明する。まず、図4に示すように、重錘固定部5及び支持部7のダイアフラム部9が位置する側の反対側の端部が下方に位置し、ダイアフラム部9が上方に位置するようにセンサ本体1の支持部7を第1の治具D2で保持する。また、重錘3を第2の治具D3上の中央に固定して保持する。次に、重錘3の内周面3bに接着剤17を塗布する。そして、第2の治具D3を前進させて第1の治具D2及び第2の治具D3を相対的に近付け、第2の治具D3の周縁部d1が支持部7の内周面13に当接するまで、重錘3の貫通孔3aに重錘固定部5を嵌合させる。本例では、第2の治具D3は重錘3の貫通孔3aの一端を塞ぐ閉塞面d2を有しており、この閉塞面d2は硬化した接着剤が容易に剥離する剥離性を備えている。例えば、第2の治具D3としてテフロン(登録商標)等の材質を用いることができる。また、第2の治具D3の寸法及び形状は、重錘3の貫通孔3aに重錘固定部5を嵌合させ、第2の治具D3の周縁部d1が支持部7の内周面13に当接した際に重錘固定部5の中心線Cが重錘3の重心を通り、重錘3とセンサ本体1のダイアフラム部9との間に適正な間隙が形成されるように設定されている。そして、接着剤17により重錘固定部5の外周面5aと重錘3の内周面3bとを接合し、その後第2の治具D3だけが第1の治具D2から離れるように、第2の治具D3を後退させて重錘3を重錘固定部5に固定する。本例のように製造すれば、重錘固定部5を重錘3の貫通孔3aに嵌合させるという単純な作業により、重錘固定部5の中心線Cに重錘3の重心を容易に合わせることができ、重錘3とセンサ本体1のダイアフラム部9との間に適正な間隙を容易に形成できる。
Next, a second method for manufacturing the semiconductor sensor of this example by fixing the
上記例に示した半導体センサでは、重錘固定部5の外周面5aと支持部7の内周面13は、中心線Cに対して傾斜しているが、重錘固定部及び支持部は、種々の形状のものを採用することができる。例えば、図5に示す本発明の第2の実施の形態の半導体センサのように、重錘固定部105の外周面105aを中心線Cと平行に延ばし、重錘103の内周面103aを重錘固定部105の外周面105aと実質的に平行に延ばすこともできる。
In the semiconductor sensor shown in the above example, the outer
1 センサ本体
3 重錘
3a 貫通孔
3b 内周面
3f 外側角部
3g 内側角部
5 重錘固定部
5a 外周面
7 支持部
9 ダイアフラム部
13 内周面
15 支持部とダイアフラム部に囲まれた空間
17 接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記重錘固定部の中心を通り前記ダイアフラム部が延びる方向と直交する方向に延びる中心線が重心を通るように重錘固定部に固定された重錘とを備え、
前記支持部の内周面は、ダイアフラム部から離れるにしたがって前記中心線から離れるように傾斜しており、
前記重錘は中央に貫通孔を備えた環状の形状を有し、
前記貫通孔に前記重錘固定部が嵌合されており、
前記中心線を中心とする前記重錘固定部の外周面と前記重錘の前記貫通孔を囲む内周面とが接合されて、前記重錘が前記重錘固定部に固定されており、
前記重錘は、前記支持部と前記ダイアフラム部とにより囲まれた空間内において動き得る寸法及び形状を有しており、
前記重錘は、前記ダイアフラム部の裏面と対向する上面と、前記上面と前記中心線が延びる方向で対向する下面と、前記上面と前記下面との間に位置して前記支持部と対向する外周面とを備えており、
前記重錘と対向する前記支持部の内周面の形状及び前記重錘の形状は、前記重錘が前記ダイアフラム部側に所定量変位したときに、前記重錘の前記外周面と前記上面との間に形成される外側角部と前記支持部の前記内周面とが当接することにより、前記重錘の前記ダイアフラム部側に向かう方向の変位量が規制されるように定められていることを特徴とする半導体センサ。 An anisotropic etching is performed on a semiconductor crystal substrate made of single crystal silicon having a weight fixing portion at the center, a cylindrical support portion at the outer periphery, and a diaphragm portion between the weight fixing portion and the support portion A sensor body formed by applying
A weight fixed to the weight fixing portion so that a center line extending in a direction perpendicular to the direction in which the diaphragm portion extends through the center of the weight fixing portion passes through the center of gravity;
The inner peripheral surface of the support part is inclined so as to be away from the center line as it is away from the diaphragm part,
The weight has an annular shape with a through hole in the center,
The weight fixing part is fitted in the through hole,
An outer peripheral surface of the weight fixing portion centered on the center line and an inner peripheral surface surrounding the through hole of the weight are joined, and the weight is fixed to the weight fixing portion ,
The weight has a size and a shape that can move in a space surrounded by the support portion and the diaphragm portion,
The weight includes an upper surface facing the back surface of the diaphragm portion, a lower surface facing the upper surface in a direction in which the center line extends, and an outer periphery located between the upper surface and the lower surface and facing the support portion. With a surface,
The shape of the inner peripheral surface of the support portion facing the weight and the shape of the weight are such that when the weight is displaced by a predetermined amount toward the diaphragm portion, the outer peripheral surface and the upper surface of the weight It is determined that the amount of displacement of the weight in the direction toward the diaphragm portion is regulated by the contact between the outer corner formed between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface of the support portion. A semiconductor sensor characterized by the above.
前記重錘の前記内周面は、前記外周面と実質的に平行に延びる形状を有しており、
前記外周面と前記内周面との間の間隙内に接着剤が充填された状態で両者が接合されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体センサ。 The outer peripheral surface of the weight fixing portion has a shape extending in parallel with the center line,
The inner peripheral surface of the weight has a shape extending substantially parallel to the outer peripheral surface,
The semiconductor sensor according to claim 1, wherein both are joined in a state where an adhesive is filled in a gap between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.
前記重錘の前記内周面は円筒面形状を有しており、前記重錘固定部の前記外周面と前記重錘の前記内周面との間の間隙内に接着剤が充填された状態で両者が接合されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体センサ。 The outer peripheral surface of the weight fixing portion is inclined so as to approach the center line as the distance from the diaphragm portion increases.
The inner peripheral surface of the weight has a cylindrical surface shape, and an adhesive is filled in a gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the two are joined together.
前記センサ本体の前記支持部を固定し、
前記ダイアフラム部を前記重錘固定部が位置する側とは反対側に凸となるように撓ませて撓み状態を作り、
前記撓み状態を保持した状態で、前記重錘固定部を前記重錘の貫通孔に嵌合させて、前記重錘の前記内周面と前記上面との間に形成される内側角部と、前記重錘固定部の前記外周面とを当接させ、前記重錘の前記外周面と前記上面との間に形成される外側角部と、前記支持部の前記内周面とを当接させることにより、前記重錘固定部の前記中心線に前記重錘の重心を通し、前記重錘と前記センサ本体の前記ダイアフラム部との間に適正な間隙を形成し、
前記重錘と前記支持部との当接状態を保持した状態で、前記重錘固定部の前記外周面と前記重錘の前記内周面とを接着剤で接合した後、前記撓み状態を解除し、
前記撓み状態は、前記ダイアフラム部を前記重錘固定部が位置する側とは反対側から吸引することにより形成することを特徴とする半導体センサの製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor sensor according to claim 1 ,
Fixing the support part of the sensor body;
The diaphragm portion is bent so as to be convex on the side opposite to the side where the weight fixing portion is located, thereby creating a bent state.
An inner corner formed between the inner peripheral surface and the upper surface of the weight by fitting the weight fixing portion to the through hole of the weight in a state where the bent state is maintained, The outer peripheral surface of the weight fixing part is brought into contact with the outer peripheral surface formed between the outer peripheral surface and the upper surface of the weight, and the inner peripheral surface of the support part is brought into contact with the outer peripheral surface. By passing the center of gravity of the weight through the center line of the weight fixing portion, an appropriate gap is formed between the weight and the diaphragm portion of the sensor body,
In a state where the contact state between the weight and the support portion is maintained, the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight are joined with an adhesive, and then the bent state is released. And
The method of manufacturing a semiconductor sensor, wherein the bent state is formed by sucking the diaphragm portion from a side opposite to a side where the weight fixing portion is located .
前記センサ本体の前記支持部を第1の治具で保持し、
前記重錘を第2の治具上に載置した状態で保持し、
前記第1の治具及び前記第2の治具の少なくとも一方を前進させて両者を相対的に近付ける作業をする際に、前記重錘の前記貫通孔に前記重錘固定部を嵌合させながら前記重錘と前記センサ本体の前記ダイアフラム部との間に適正な間隙を形成し、
前記重錘固定部の前記外周面と前記重錘の前記内周面との間の間隙内に充填した接着剤により前記重錘固定部の前記外周面と前記重錘の前記内周面とを接合し、
その後前記第2の治具と前記第1の治具とが離れるように、前記第1及び第2の治具の少なくとも一方を後退させ、
前記第2の治具は前記重錘の前記貫通孔の一端を塞ぐ閉塞面を有し、
前記閉塞面は硬化した前記接着剤が容易に剥離する剥離性を備えており、
前記重錘の前記内周面に前記接着剤を予め塗布しておくことを特徴とする半導体センサの製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor sensor according to claim 2 or 3 ,
Holding the support part of the sensor body with a first jig;
Holding the weight in a state of being placed on the second jig;
When the work for advancing at least one of the first jig and the second jig to relatively close both of them is performed while fitting the weight fixing portion into the through hole of the weight. An appropriate gap is formed between the weight and the diaphragm portion of the sensor body,
The outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight are bonded by an adhesive filled in a gap between the outer peripheral surface of the weight fixing portion and the inner peripheral surface of the weight. Joined,
Thereafter, at least one of the first and second jigs is retracted so that the second jig and the first jig are separated from each other .
The second jig has a blocking surface that closes one end of the through hole of the weight,
The closed surface is provided with a releasability from which the cured adhesive is easily peeled,
A manufacturing method of a semiconductor sensor , wherein the adhesive is applied in advance to the inner peripheral surface of the weight .
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